CN102331169A - 冶炼熔炉 - Google Patents

Abstract

冶炼熔炉，包括：气体输送装置、管道、阀门和燃料供给装置，炉室上部设置炉室进料口，炉室上部设置炉室出气口，炉室下部设置炉室出料口，炉室侧壁设置多条进气道，进气道出气端与炉室连通。本案节能环保，可冶炼多种金属、合金，可实现火法炼铝，可直接冶炼铝硅合金。可用任意矿物冶炼，可实现任意金属氧化物、类金属氧化物的碳热还原，可免焦炭炼铁；炼铁、炼钢可同步完成；炼钢产生的热量可充分利用，废气可统一处理。可生产玻璃、陶瓷熔块、泡花碱等。可充分利用资源，可不产生矿渣。用沙土即可炼出合金，可以化土成金。可作为新型煤气发生炉使用，可提炼出煤灰内的有用元素，可用于煤化工、电站锅炉，可解决煤灰利用、脱硫等技术难题。

Description

冶炼熔炉

技术领域

本发明涉及高炉、冲天炉、冶炼炉、反射炉、熔炉、煤气发生炉等冶金设备、窑炉设备领域，具体是一种冶炼熔炉。

背景技术

现有的高炉、冲天炉、冶炼炉、反射炉、熔炉等普遍存在排出的烟气温度太高、热能利用率低，能耗大，污染严重。高炉、冲天炉等必须使用焦炭，用焦炭提供热源、作为支撑料柱、过滤熔液材料，焦炭资源有限，价格昂贵，焦炭生产污染环境、增加能耗。冲天炉在使用过程中存在烟气冲天，污染严重，高炉生产中产生大量的高炉煤气，如利用不当必然带来大量的能源浪费。高炉煤气利用设备投资大，利用效益不高。冲天炉烟气中的一氧化碳含量也很高，烟气温度很高，这些都带来大量的能源浪费。高炉炼铁需进行矿石烧结、球团等原料预加工，增加能耗和费用支出；不能直接使用低品位矿石原料，增加原料成本，不能充分利用资源；矿石中的贵重金属无法提取，导致资源浪费，废渣污染环境，占用土地资源。炼铁与炼钢无法同步完成，需进行铁水转移、二次吹炼，增加冶炼成本；炼铝普遍采用电解铝，能耗大，污染严重，废渣赤泥难以处理、利用，占用土地资源，火法炼铝至今仅停留在实验阶段。炼硅只能用电炉，耗能巨大。所有金属冶炼均产生大量废渣，废渣内都含有大量有用资源无法利用，白白浪费掉。玻璃炉、陶瓷熔块炉、泡花碱炉等普遍存在能耗高、不环保等缺陷。现有的煤气发生炉存在产生煤渣，煤渣存在热值，煤渣无法彻底利用等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全新的冶炼熔炉，可以使用原煤炼铁、炼钢、炼铜、炼铝、炼硅、炼各种合金等，可广泛用于各种火法冶金领域。冶炼过程中基本不再产生废渣，可实现资源充分利用。

本冶炼熔炉可以一炉多用，可替代现有的高炉、冲天炉、冶炼炉、反射炉、熔炉等，矿泛用于各种金属的冶炼，可广泛应用于炼钢、炼铁、炼铜、炼铝、炼镍合金、炼铬合金、炼钒钛合金、炼多种合金、提炼铅锌矿、生产工业硅、铸造、冶金等领域。可使用多种矿料，可同步生产多种合金，可基本不产生矿渣，可实现资源充分利用。也可用它生产玻璃、陶瓷熔块、泡花碱等非金属材料，比现有的窑炉大大降低能耗。也可用它熔化多种物料，包括多种矿石、钢渣、矿渣等。

本冶炼熔炉炼铁不再使用焦炭，免去矿石烧结、球团等原料预加工，可直接采用各种品位矿石炼铁，可直接利用、处理高炉煤气。可大大降低生产成本，可杜绝焦炭生产带来的环境污染和能源浪费。它的能量利用率极高，比传统钢铁生产可大大降低能耗。炼铁时产能可超过现有的所有高炉，可实现炼铁、炼钢同步完成。可充分利用炼钢过程中产生的热量，可将炼铁、炼钢过程中产生的废气统一处理，可更加环保。

本冶炼熔炉可在炼铁、炼铜、炼铝、炼硅、冶炼各种合金、铸造、陶瓷熔块、玻璃等生产的同时提炼出金、银、铂族贵金属、镧系元素、稀土元素、钨、锕、钍、铀等贵重元素。可使金、银等贵重金属来源更加广泛，可将矿石中的贵金属提炼、分离出来，大大提高资源利用率，提高效益，降低主业冶炼成本。可使冶炼金属纯度更高，可以为金属精炼打下基础，可提高金属材质。可更好地实现精炼，可进一步提高生铁、铜、玻璃、陶瓷熔块等的纯度，降低放射源污染。

本冶炼熔炉可以使燃料燃烧更加充分，能量利用率更高，更加环保，有害气体排放大大减少，更加节能降耗，降低生产成本。

本冶炼熔炉可作为一种新型煤气发生炉使用，可直接利用不经破碎的原煤，可以将煤炭内的铝、硅、铁、硫、煤焦油等提炼、分离出来，可生产干煤气，也可生产湿煤气。可实现煤炭的气化，湿煤气可作为车船动力、航空、工业、日常生活燃料，可以缓解石油危机；干煤气可提高热效率降低热损，避免水资源浪费，可直接将冶炼熔炉与锅炉、窑炉等一体安装，可使锅炉、窑炉等实现气体燃烧，可简化锅炉、窑炉等的结构，实现洁净燃烧，实现更好的可控燃烧，可杜绝硫化物、氮氧化物、粉尘排放；也可直接用煤气供给燃气轮机、发动机等发电设备发电。可将煤炭里的硫彻底回收利用，彻底解决脱硫问题，解决现有脱硫技术存在的二次污染和废物难以处理等的诸多问题；可将煤炭里的金属元素彻底回收利用，可彻底处理煤灰，不再产生煤灰，可使煤炭彻底利用，可大大提高经济效益；锅炉、燃气轮机、发动机等如果采用纯氧燃烧，可彻底杜绝氮氧化物产生，可将二氧化碳回收，可实现资源的彻底利用，可大大提高经济效益和社会效益，可解决温室气体排放问题。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

冶炼熔炉，包括：气体输送装置、管道、阀门和燃料供给装置，炉室上部设置炉室进料口，炉室上部设置炉室出气口，炉室下部设置炉室出料口，炉室侧壁设置多条进气道，进气道出气端与炉室连通。炉室炉壁内设多个冷却风道，冷却风道出气端与炉室连通。炉室炉壁内设环绕风箱，冷却风道进气端连通环绕风箱。环绕炉室上部内壁设置多道集流槽，集流槽连通集流槽出料口。炉室内壁设置多个A探出体。A探出体内设气液通道。炉室进料口上部设置预热室，预热室下部设置火道，炉室出气口通过气体输送装置连通冷凝装置，冷凝装置通过气体输送装置连通火道。炉室横截面内径从上到下逐渐加粗。炉室炉壁内设置应急门。炉室出料口连通炉缸，炉缸设炉缸进料口和炉缸出料口。

本发明的优点在于：本发明冶炼熔炉可以使用多种燃料，可使用多种固体、液体、气体燃料，也可使用多种混合燃料。可利用纯氧燃烧产生高温环境，利用冷却风道进风实现炉壁的内壁冷却，解决了高温环境的创造和控制难题。本发明冶炼熔炉就是一台高温物理、化学反应器，可实现诸多高温物理、化学反应。

本冶炼熔炉冶炼中产生的煤气以及废气在炉室上部充分燃烧，可进一步节约能源，可免去处理煤气的麻烦，同时可使废气中的多种有害成分被高温无害化处理。废气在炉室上部对物料进行加热后排出，大大降低了尾气温度，使热能更充分的利用。尾气可集中处理，也可利用尾气制酸、提取化成分等。

本冶炼熔炉采用纯氧燃烧时，可利用高温碳热还原矿料中的多种金属、类金属元素，可充分利用资源，可以基本不产生矿渣。它可以使用多种矿物进行冶炼，可实现多种金属氧化物、类金属氧化物的热还原，可将卤化物分离出来，即使用土或垃圾也可炼出合金。可用它处理垃圾，可用垃圾做矿料。它是真正的炼金术，可谓点石成金、化土成金。可利用多种矿物炼制出铝合金、铁合金、工业硅、轻质金属合金和贵重金属合金。可在炼主金属合金的同时炼出副产品合金。

本冶炼熔炉可以直接利用炉壁结构实现支撑料柱、过滤熔液，可使粘稠熔液顺畅流下，使高熔点物质不会影响熔炉运行，避免冻炉、棚炉事故发生。可以利用炉壁结构实现降低炉内压力、顺畅排出废气。

本冶炼熔炉炼铁时，单位体积的炉体产能可大大超过高炉单位体积的炉体产能，可对高炉进行改造。炼铁不再使用焦炭，可使用各种煤质的煤粉。可实现炼铁、炼钢窑炉一体化，可使炼钢过程中产生的热量被充分利用，使炼钢过程中产生的废气中的可燃物充分燃烧，使炼钢过程中产生的有害气体被高温无害化处理，被统一处理，可更加节能环保。

本冶炼熔炉可使用多种粒度混合的矿料，可更大范围的选择炉体内径大小，可进一步加大炉体内径和高度，可大大提高产能。可直接使用矿石冶炼、铸造，可免去矿石采选、烧结等原料预加工，可直接使用各种低品位矿料，可大大降低冶炼、铸造成本。

本冶炼熔炉可炼铁、生产合金、有色金属，可充分利用矿产资源。可火法炼铝，可火法炼硅，可直接用石英砂、沙石或土等炼制金属硅，可直接开发利用沙漠作为矿产资源。可在冶炼硅的同时冶炼出多种合金、多种贵重金属，可大大提高金属硅产量，大大降低能耗，降低金属硅成本，可使金属硅成为一种比钢铁还便宜的重要工业材料，使金属硅在各种材料中得到广泛应用。

本冶炼熔炉可提供廉价的各种合金，可处理各种垃圾，可实现资源的循环利用，可充分利用各种矿产资源。它结构简单，制造容易，冶炼工艺简单，可广泛应用于各种火法冶金、铸造、玻璃、陶瓷熔块、泡花碱等生产中，可实现绝大部分金属、类金属的火法冶炼。

本冶炼熔炉可应用于煤化工，可将煤炭资源彻底利用，可彻底解决电厂脱硫问题，解决氮氧化物排放问题，解决温室气体排放问题，解决煤灰利用问题，不再产生煤灰，使煤灰变废为宝。

附图说明

附图1是本发明实施例之一的主视结构示意图；

附图2是附图2的A-A向剖视结构示意图；

附图3是本发明实施例之二的主视结构示意图；

附图4是附图3的B-B向剖视结构示意图；

附图5是本发明实施例之三的主视结构示意图；

附图6是本发明实施例之四的主视结构示意图；

附图7是本发明实施例之五的主视结构示意图；

附图8是本发明实施例之六的主视结构示意图；

具体实施方式

本发明的主体结构是：冶炼熔炉，包括：气体输送装置3、管道4、阀门5和燃料供给装置7，炉室9上部设置炉室进料口14，炉室9上部设置炉室出气口15，炉室9下部设置炉室出料口6，炉室9侧壁设置多条进气道17，进气道17出气端与炉室9连通。

气体输送装置3可根据具体情况使用不同规格型号的风机，可设置多个风机，可使用离心风机、罗茨风机、离心压缩机等多种气体压缩、输送设备，可根据气体温度分别选用不同的耐温风机，可设置引风机输送尾气，对尾气进行处理。可利用变频技术控制风机的风压和风量，更好的控制窑炉运行。可将来自采集尾气余热的气体、冷却炉壁的气体、吹炼过程中产生的废气等多路气体统一输送给风机，可在各路气体管道上安装阀门，利用阀门调配好各路气体的风量。为保证窑炉正常运行，设置备用风机。采用纯氧燃烧时可利用氧气罐或制氧设备作为气体输送装置，直接将氧气输送给冶炼熔炉，纯氧燃烧可更好的提高炉温、降低氮氧化物排放、减少热能流失，可更加节能环保。

管道4可用铁管或耐高温的不锈钢管。输送高温气体时，裸露的管道外部可以包裹保温材料。输送煤粉时，管道内壁可设置耐磨层。

阀门5可采用各种控制阀控制风量和燃料供给量。可采用电磁阀等实现阀门自动控制。

燃料供给装置7可通过管道4直接连接进气道17，使用液体或气体燃料时，燃料供给装置可通过燃料管将加压后的液体或气体燃料直接送入进气道17。使用固体燃料时，燃料供给装置可利用气流，通过管道将粉末状固体燃料输送入进气道17，可利用风机输送粉末状固体燃料。可采用现有的煤粉输送装置；也可用磨煤机、风机等设备喷送煤粉，可用风机将磨煤机内的煤尘吸出，可控制风机进风量更好的控制风机风压、风量、煤粉颗粒细度和煤尘浓度；也可利用冶炼熔炉排出的尾气作为输送风穿过磨煤机，可对原煤进行烘干，可提高磨煤效率，同时可避免煤尘爆炸危险，可简化磨煤设备。特殊需要时，可向炉室9同时输入气体燃料和煤粉燃料，使冶炼熔炉使用混合燃料，可更利于提高炉温。炉室9可设置活动密封点火孔，可用现有的点火枪点火，点火后将点火枪抽出，将点火孔用密封螺栓密封即可。可利用进气道设置点火孔，点火孔可同时作为观火孔使用，可设置玻璃片更方便观察。可采用红外线测温仪、热电偶等测温装置，可与电脑等装置配合自动控制窑炉温度。

炉室可根据具体情况选用不同的耐火材料，炉室内部用耐火砖砌成，冶炼熔炉可定期大修，大修时可以将内壁耐火材料修补、更换。炉室9内腔可制成圆桶状，炉室9高度可根据物料的品类、颗粒大小、炉室9的内径大小等来确定，炉室可尽量向矮胖发展，炉室内径与高度的比例经过试验可选择0.382-0.618∶1之间较好。炉室可以设置成上细下粗的结构，可使物料更顺畅的沉降，炉室也可设置成上下一样粗的结构，可以使建造简化。炉室内腔也可做成方桶形，缺点是不利于炉内实现热平衡，容易造成气流死角，一般不采用。炉室也可采用近乎高炉内部几何结构，可以设置炉腹、炉腰、炉喉等几何结构，可利用几何结构更好的调整炉内气氛。炉室可用铁板密封，外围设混凝土或钢结构支架牢固，可更好的提高炉室密封性和强度。炉室上部炉壁可增设保温材料层增加保温效果，可用耐火保温砖、耐高温岩棉，外部用铁板密封。炉室下部炉壁可设冷却装置，可采用空冷或水冷，炉室底部可采用高炉炉底结构设置，可采用高炉炉底冷却方法。炉室外部可以设置操作平台，可以多个炉室并排设置，可实现多个冶炼熔炉并排安装，可节省空间，可共用某些设备，可将平台连接起来，可更方便操作，可更节省材料，可更好的提高整体结构强度。炉室9上部可作为加热室，下部可作为熔炼室。

炉室9上部设置炉室进料口14。可在炉室进料口14上方设置料斗，利用上料装置向料斗内加入物料，利用物料实现炉室进料口14密封。炉室进料口14也可以设在炉室侧壁上，可在炉室侧壁上设置多个炉室进料口14，可更好地避免尾气泄漏。可用提升机、输送带等上料，可将料斗封闭，可避免加料时飞灰。炉室进料口14也可安装料钟等密封进料装置，可更好地实现密封。

炉室9上部设置炉室出气口15。可在炉室进料口14周围设置环形探出体，环形探出体下方的炉室侧壁上设炉室出气口15，炉室出气口15连接引风机。炉室内径过大时可设置一道或多道交叉横梁形成十字交叉或网状交叉，交叉横梁和环形探出梁可以阻挡物料沉降，在交叉横梁和环形探出梁下方形成空隙，形成气流通道，使废气更好地被引风机吸走。也可在炉室侧壁上设置多个炉室进料口14，在炉室上方设置炉室出气口15，可更好地避免尾气泄漏。将引风机排出的尾气进行处理后排入大气，可更加环保，引风机可使炉室进料口14处形成负压，使加料时不会飞灰，可更加环保。引风机连接尾气处理装置，尾气处理装置对尾气除尘、脱硫、分离等，也可以利用尾气制酸、提取化学物质、收集二氧化碳、收集气体、提取气体卤化物等，脱除的粉尘重新加入炉室即可。为更充分的利用热量，废气可以再通过空气预热器排入大气，助燃气体通过空气预热器后进入气体输送装置，气体输送装置向炉室供给加热过的气体，可以进一步提高热能利用率。

炉室9下部设置炉室出料口6，可在炉室9下部侧壁上设置炉室出料口6，在炉室底部周围开设多个炉室出料口，轮流打开炉室出料口出料，可以避免高熔点物质颗粒在炉室底部沉积。炉室出料口6可用塞棒、炮泥等堵塞，可设置泥炮和开口机，出料时用开口机打开炉室出料口6即可。设置多个炉室出料口轮换放熔液，用炮泥堵塞炉室出料口实现炉室出料口6修补，可避免高温熔液对炉室出料口6的侵蚀。炉室出料口6下方可设流道、转运包等将熔液转移，可加大流道深度和长度，在流道内形成沉淀槽，将贵重金属合金沉淀回收，流道上方可密封，避免熔液与空气接触，避免污染环境。流道可环绕在炉室下部的外周，可更方便熔液流出采集。

炉室9侧壁设置多条进气道17，进气道17与炉室9连通。利用进气道17向炉室内送入助燃气体或燃料，可设置多条进气道17，可有利于燃料均匀进入炉室9内，助燃气体和燃料可利用不同的进气道17分别送入。可利用风机对气流加压，使气流冲进炉室9内。利用进气道17向炉室内送入煤粉燃料时，利用进气道17出气端可设置成扩张开口形状，可在炉壁上设置一个凹陷在炉壁内的腔室即可，可使煤粉更好的进入炉室，煤粉可采用气流输送；也可在炉壁上设置多道垂直凹槽，将输送煤粉和助燃气体的进气道17均匀分布在垂直凹槽内即可，垂直凹槽可更好地避免影响物料沉降和避免煤粉结焦造成进气道17进口堵塞。可在进气道17与煤粉输送管道连接处正对进气道17设置活动阀门，可定期打开活动阀门疏通清理进气道17内的沉积煤粉。可在煤粉输送管道上设置沉积箱，在沉积箱下方设置活动阀门，可定期打开活动阀门清理沉积箱内的沉积煤粉，可更好的保证煤粉输送管道畅通。

生产中可直接将熔液运走进行精炼或直接应用。可在炉室出料口6外设置流道，可加大流道深度和长度，在流道内形成沉淀槽，将贵重金属合金沉淀回收。流道上方可密封，避免熔液与空气接触，避免污染环境。

本发明实施例之一的结构是：在主体结构基础上，炉室9炉壁内设多个冷却风道26，冷却风道26出气端与炉室9连通。冷却风道26出气端向下倾斜，避免熔液沿冷却风道26向外泄露，冷却风道26可更好地实现炉内壁表面空冷，可实现炉壁耐火材料冷却，可提高耐火材料强度，避免耐火材料受高温影响造成承重能力下降。冷却风道26可在炉内壁表面形成进风口，在炉内壁表面形成一层具有一定压力的冷却气体层，可起到气幕保护层的作用，可更好地避免炉壁烧损，大大延长窑炉使用寿命，可实现炉壁可控冷却。也可采用冶炼熔炉尾气作为冷却风，可不必考虑冷却风流量过量，可使冷却风在炉内实现闭式循环，不增加尾气排放量，将冶炼熔炉尾气采集余热后作为冷却风可增加冷却效果。炉壁可用多孔砖砌成，在多孔砖内设置冷却风道26，利用这些冷却风道26吹入冷却风。也可以在磊砌耐火砖时留出砖缝，在砖缝中设置进气管道，进气管道出气端向下倾斜，避免熔液沿进气管道向外泄露，砖缝内用耐火浇注料等填实，可简化结构。

本实施例进一步的结构是：炉室9炉壁内设环绕风箱13，冷却风道26进气端连通环绕风箱13。可利用炉室外包铁板与耐火砖之间形成环绕风箱13，可用铁板将环绕风箱13间隔成多层，每层环绕风箱13均连接冷却风进气管，用阀门控制冷却风进气管的流量和气体压力即可控制环绕风箱内气体压力和气体流量，即可控制冷却风道内冷却气体压力和流量，可实现炉壁可控冷却。可以将通过耐火砖传递到炉壁外的热量利用冷却风重新送入炉内，可避免能量损失，可使窑炉更加节能。也可采用冶炼熔炉尾气作为冷却风，可使冷却风在炉内实现闭式循环，不增加尾气排放量，将冶炼熔炉尾气采集余热后作为冷却风可增加冷却效果。

本实施例热能通过辐射传递到炉室内壁后，被不断吹入炉室的气流带走，使炉室内壁温度不会很高，热对流的传热方向与气流运动方向同向，热传导的传热速度远远低于气流运动速度，所以热量不断地被吹入炉室的气流带走，带入料柱内，使炉室内壁保持相对较低的温度。传统窑炉炉壁冷却一般都采用外壁冷却，通过炉壁传递热量，实现热平衡，造成了大量的能量损耗，也造成了炉壁的烧损，受材料限制使炉内无法实现更高的温度。本实施例实现了炉壁的内壁表面冷却，避免了能量损耗，实现了炉壁内的热平衡和能量平衡，避免了炉壁内表面烧损，解决了高温环境的创造和控制难题，解决了炉体材料问题。

本实施例可直接向炉内吹入纯氧和碳粉，实现纯氧或富氧燃烧，实现纯氧或富氧高温熔炼。可大大提高炉温，可大大降低气体带走的热量，可更加节能，可大大减少氮氧化物、氮化物产生。可直接收集二氧化碳，利用尾气提取化学成份、气体卤化物、制酸等，可大大降低污染，实现清洁排放。碳粉纯氧或富氧燃烧可产生高温，可使矿料表面形成液化层，碳粉附着在液化层上集中放热，温度可达到2100-2700度以上，甚至可出现更高的温度，在液化层内形成高温碳热还原反应区，使矿料在高温下快速发生碳热还原反应。碳粉颗粒细小，表面积大，进入矿料表面液化层后与液态矿料充分接触，在高温环境下，一氧化碳分子运动最活跃，可以快速脱离反应区，致使碳元素与氧的亲和势大于所有金属、类金属元素，使碳元素可以与所有金属氧化物、类金属氧化物发生碳热还原反应，最终还原出多种金属、类金属。反应后生成的金属、类金属高温熔液粘稠度远远低于液化层内矿料熔液的粘稠度，使金属、类金属高温熔液可以向出汗一样快速脱离矿料表面液化层，顺畅的沿料柱缝隙流下，流到炉室底部。一部分熔液流到料柱外周，受到冷却风影响，温度快速下降，熔液温度完全可以控制在合适的温度范围内，对炉壁不会产生不良影响。最终熔液全部流到炉室底部，受到冷却风影响，温度快速下降，熔液温度完全可以控制在合适的温度范围内，对炉室出料口不会产生不良影响。矿料颗粒大小有差别，大的矿料软化速度慢，小的矿料软化速度快，矿料从表面开始液化，使料柱有很好的支撑能力，不会造成料柱软熔，使料柱可以保持良好的通透能力、过滤能力和支撑能力，使金属、类金属熔液可以很好的与矿料实现分离。

本实施例冶炼时，采用纯氧或富氧高温熔炼，可利用高温直接将原始矿料还原、熔化，可直接使用大小颗粒混合的矿料，可不需造粒，不再使用造渣剂，可进一步提高生产效率，大大提高合金收得率。可以直接还原硅、铝、钛、镁、铍、锂等元素，获得硅、铝、钛、镁、铍、锂金属合金，可采用比重法直接分离各种金属合金，再通过其它的精炼方法即可得到所需金属或合金。可以将矿料中的所有金属、类金属都还原出来，可充分利用资源，大大提高经济效益，可直接将炉渣变废为宝，避免炉渣污染环境。生产中可将浮渣重新装炉继续熔炼，可处理炉渣，基本不再产生炉渣。

本实施例采用纯氧或富氧高温熔炼，可使用多种矿料冶炼多种金属或合金，可以直接对各种矿物进行冶炼，可得到各种合金。将各种大小颗粒混合的不同成分的矿物按比例混配后冶炼，可得到更多种类的合金，这些合金可以直接应用，使合金生产一步到位，使各种合金材料变得非常廉价。

本实施例采用纯氧或富氧高温熔炼，可实现火法炼铝，可直接用铝土矿、铝矾土、铝质岩、粘土、沙石或土等炼制铝合金、工业硅、铁合金等，可根据需要调配好原料，直接炼制所需的合金，该铝合金中含有钛、镁、硅、铍等元素，可大大提高铝合金材质，大大提高铝合金强度、硬度、表面光度、材料耐腐蚀性。可大量生产廉价的铝合金，铝合金材料来源更广泛，资源储量更充足，可用铝合金取代钢铁。熔炼生产时，将熔液转移到精炼包，沉降分离即可获得铁合金、铝合金。硅、铝、铁、镁、钛是广量元素，在各种矿物中储量丰富，可利用多种矿物炼制出铝合金、铁合金，可在冶炼主金属的同时炼制出副产品：铝合金，铁合金、工业硅、轻质金属合金和贵重金属合金。

本实施例采用纯氧或富氧高温熔炼，可实现火法炼硅，可直接用石英砂、沙石或土等炼制金属硅，可直接开发利用沙漠作为矿产资源。可在冶炼硅的同时冶炼出多种合金、各种贵重金属，可大大提高金属硅产量，大大降低能耗，降低金属硅成本，可使金属硅成为一种比钢铁还便宜的重要材料，使金属硅在各种材料中得到广泛应用。在铝合金门窗材料或铝合金表面装饰材料中大量添加硅，可大大提高铝合金硬度、光度和耐腐蚀性，使铝合金更美观。

本实施例采用纯氧或富氧燃烧时，也可作为一种新型煤气发生炉使用，可应用于煤化工，可将不经破碎的原煤直接加入冶炼熔炉内，向炉室吹入氧气后，在炉室内形成高温，可以将煤炭内的铝、硅、铁、硫、煤焦油等提炼、分离出来，使铝、硅、铁等金属合金从炉室出料口流出收集，使煤焦油、硫、煤气等挥发物从炉室出气口用引风机吸出，进一步冷凝分离即可分离收集硫磺、煤焦油、煤气等。可以用锅炉、窑炉、发动机等的进气或低温水作为冷凝导热介质；炉室进料口安装料钟等密封进料装置，可避免煤气泄漏，避免煤气内混入空气，可避免发生煤气爆炸危险。

本实施例可生产高纯度的干煤气，也可生产高纯度的湿煤气。利用冷却风道26向路室内吹入水蒸汽时，可生产湿煤气，可提高煤气热值，可将煤炭转化为湿煤气，可实现煤炭气化，湿煤气可作为车船动力、航空、工业、日常生活燃料，可以缓解石油危机；冷却风道26向炉室内吹入冶炼熔炉尾气或窑炉、锅炉等的废气时可生产干煤气，锅炉、窑炉等使用干煤气可提高热效率降低热损，避免水资源浪费，缺点是增加氧气用量。可直接将冶炼熔炉与锅炉、窑炉等一体安装，可使锅炉、窑炉等实现气体燃烧，可简化锅炉、窑炉等的结构，实现洁净燃烧，实现更好的可控燃烧，可杜绝硫化物、氮氧化物、粉尘排放；也可直接用煤气供给燃气轮机、发动机等发电设备发电。

本实施例可将煤炭里的硫彻底回收利用，彻底解决脱硫问题，解决现有脱硫技术存在的二次污染和废物难以处理等诸多问题；可将煤炭里的金属元素彻底回收利用，可彻底处理煤灰，不再产生煤灰，可使煤炭彻底利用，可大大提高经济效益；锅炉、燃气轮机、发动机等采用纯氧燃烧，可彻底杜绝氮氧化物产生，可将二氧化碳回收，可实现资源彻底利用，可大大提高经济效益和社会效益，可解决温室气体排放问题。

本实施例作为煤气发生炉使用时也可采用液态排渣方案，炉温可相对较低一些，可采用富氧燃烧，可减少氧气用量，缺点是炉渣无法整体利用。

本发明实施例之二的结构是：在以上实施例的结构基础上，炉室9内壁设置多个A探出体40。可根据需要在炉室9内壁上间隔一定距离设置多个A探出体40，A探出体40凸出可以阻挡物料垂直沉降，可在A探出体40下方形成空隙，进气道17出气口可设在A探出体40下方，可更好的进气。A探出体40上方可以设置成斜面或台阶状，可使物料更顺畅的沉降。A探出体40可以用异型砖或加长耐火砖砌成，A探出体40的凸出长度可根据耐火材料的抗折能力和炉室内经尺寸等具体确定，A探出体40凸出长度不要过长，避免耐火材料断裂，通常情况下凸出长度可采用50mm-200mm即可。

本实施例进一步的结构是：A探出体40内设气液通道8。A探出体40之间可以间隔一定距离，可形成多个气液通道8，可使液态熔液顺畅的流下，可更好地实现固液分离，可提高粘稠熔液的沉降能力，避免冻炉发生。可使部分热气流沿气液通道8上行，可降低炉内压力，提高炉壁安全，可大大降低炉壁厚度，大大降低炉体造价。可使冶炼熔炉内径做得很大，可使冶炼熔炉产能大幅提高，产能可超过现有的所有大型高炉产能。

本实施例可使粘稠熔液顺畅流下，可解决矿料中高熔点物质含量过高时的冶炼难题，杜绝冻炉、棚炉事故发生。可更好地使料柱外周形成烟气通道，使烟气可以沿料柱外周向上运动，使冶炼熔炉正常工作。

A探出体40可以更好的切断热气流沿炉室上部内壁直线上升，避免热气流在炉室上部内壁处形成热风隧道，可使物料更好的受热。A探出体40可以阻挡物料垂直沉降，A探出体40下方可以形成空隙，可减轻料柱周围的上行气流阻力，可使气流沿料柱周围均匀上升。

A探出体40可用耐火砖交错垒砌，耐火砖之间可以留出缝隙形成气液通道。耐火砖间留出缝隙，耐火砖之间形成横向通道与竖向通道，使炉壁形成一个紧贴炉壁的网状通道，使废气更顺畅的沿料柱周围上行排出，使低熔点物质熔液更顺畅的沿料柱周围下行。也可以只在炉室上部内壁设置A探出体40。

本实施例冶炼熔炉可使废气更顺畅的排出，可降低炉内压力，可降低料柱通气要求，可使用细小颗粒原料。

本发明实施例之三的结构是：在以上实施例的结构基础上，环绕炉室9上部内壁设置多道集流槽20，集流槽20连通集流槽出料口21。

本实施例在炉室9上部内壁上间隔一定垂直距离设置多道集流槽20，集流槽20可用耐温不锈钢焊成或异型耐火砖砌成，集流槽20上方设置环带状挡板，避免矿料漏进集流槽20内，环带状挡板下方设置成倾斜状，使熔液可以流到集流槽20内即可。熔炼温度较高时，可以利用集流槽20收集到挥发性或沸点较低的物质，沸点较低的物质在炉室下部区域的高温下蒸发成气体，气体沿着料柱周围上行，温度逐渐下降，气体冷凝成液体，液体沿炉壁流下，流入集流槽20内收集起来，间隔一定时间，打开集流槽出料口21将液体放出。不同高度的集流槽，可收集到不同沸点的物质，将这些物质进行蒸馏、分馏、分离、萃取、提纯等可获得多种有用化合物，可提取到多种稀有物质。纯氧或富氧高温熔炼时，可将卤化物、卤素互化物分离出来，使炉室上部内壁不结瘤，使冶炼熔炉不产生矿渣。

本发明实施例之四的结构是：在以上实施例的结构基础上，炉室进料口14上部设置预热室16，预热室16下部设置火道18，炉室出气口15通过气体输送装置3连通冷凝装置22，冷凝装置22通过气体输送装置3连通火道18。可在预热室16下部设置环形火道18，炉室出气口15通过引风机将尾气输送给冷凝装置22，冷凝装置22可采用水冷或空冷将尾气冷却，设置空冷时可利用余热加热冶炼熔炉进气，冷凝装置22设置流口，可以将尾气中存在的硫、磷等汽化物冷凝后排出收集。冷凝装置22出气口通过气体输送装置连通火道18，可将冷凝后的尾气送入火道18内燃烧，使尾气内的可燃物在火道内燃尽。

本实施例可大大降低二氧化硫等污染物排放，可收集硫磺等，可提高经济效益。

本发明实施例之五的结构是：在以上实施例的结构基础上，炉室9横截面内径从上到下逐渐加粗，炉室内壁可以3-5度倾斜。本实施例可使物料更好地沉降，可更好地避免棚料事故发生，可降低炉壁磨损，可提高炉室使用寿命。

本实施例进一步的结构是：炉室9炉壁内设置应急门33。应急门33可用活动阀门活阀栏排等做成，冶炼熔炉出现棚料事故时可打开应急门33疏通物料，使冶炼熔炉维持正常运行。

本发明实施例之六的结构是：在以上实施例的结构基础上，炉室出料口6连通炉缸12，炉缸12设炉缸进料口1和炉缸出料口2。可利用炉缸分离熔液，分离浮渣，分离合金、吹炼降碳脱硫磷、精炼等，炉缸可根据需要选择不同的耐火材料建造，炉缸内壁可根据不同的需要设置一层相应材质的耐火材料保护层。炉缸也可用现有的转炉代替，缺点是造价高。

本实施例可在炉室周围设置多个炉缸，实现轮流作业，交替作业，轮流维护，保证正常生产。可在炉室出料口6下方设置炉缸12，可在炉缸上部、中部或下部设置多个炉缸出料口2。打开炉室出料口6使熔液、浮渣均流入炉缸内，直接从炉缸上部出料口排出浮渣和比重较轻的熔液。炉缸出料口2可用塞棒、炮泥等堵塞，炉缸出料口下方可设流道、转运包等将溶液等转移。

本实施例炉缸12可以设置多级炉缸，可使贵重元素在第一级炉缸底部沉淀，间隔一定时间，打开第一级炉缸下部出料口即可卸出贵重金属合金，将该合金进行精炼即可分离出多种贵重元素，贵重金属合金可运走进行二次精练。可在炼铁、炼铜、炼铝、炼硅、冶炼各种合金、铸造、陶瓷熔块、玻璃等生产的同时提炼出金、银、铂族贵金属、镧系元素、稀土元素、钨、锕、钍、铀等贵重元素。可使冶炼金属纯度更高，可以为金属精炼打下基础，可提高金属材质，可更好地实现钢铁精炼。可提高生铁、铜、玻璃、陶瓷熔块等的纯度。可从第二级炉缸开始分成多级、多组炉缸，第一级炉缸也可用加深加长的流道式沉淀漕取代，第一级炉缸可做成沉淀槽型，可在炉缸内设置多个U形流道，使熔液不间断的从第一级炉缸流过，使贵重金属元素沉淀在第一级炉缸内。也可在炉室周围设置多个第一级炉缸，可实现第一级炉缸轮流维护，轮流作业。炉缸也可以设吹炼装置，利用炉缸进行吹炼、脱硫磷、降碳，实现金属精练。也可设置多级、多组炉缸，炉缸也可设置成长方池形。

本实施例炼钢时，可取消转炉，可大大降低炼钢设备整体造价，可以使炼铁、炼钢同步作业。炉缸可以设置多组、多级炉缸，炉缸可用现有的炼钢转炉材料制造，设置内衬材料，可利用高炉喷涂修补设备对内衬材料进行快速修补。炉缸内设的吹炼装置可用现有的炼钢吹炼装置，可设置底吹、顶吹、侧吹等复吹装置，可通过吹炼装置吹入保护性气体进一步提高合金收得率。可利用顶部喷吹装置向炉缸中喷入各种造渣剂或合金调料等。可以设置底部喷吹装置，可在炉缸底部均匀设置多个喷嘴，可使铁水均匀翻滚，缩短炼钢时间。利用喷吹装置吹入02、CO、碳粉或石灰等，可底喷也可顶喷，可缩短冶炼时间，改善脱硫、脱磷操作，提高金属和合金收的率。可设置检测装置，随时监测温度、气体成分、钢水成分等，更好的控制吹炼。特殊需要时，炉缸可以做得很大，可以超过平炉炼钢的单炉钢水产量，可使钢水材质更稳定一致，可生产更大的铸件。炉缸上部可设置盖板封闭起来，盖板可用长条耐火砖设置，耐火砖上部可设保温材料增加保温性，保温材料上部用铁板密封。通过炉缸进料口向炉缸内加入石灰等，在炉缸顶部设置维修口，平时密封，维护时打开。炉缸进料口可通过管道连接风机进气口，管道上设置风门，用风门来调节气流量，可在炉缸进料口上方设置吸管，利用吸管将吹炼时产生的废气吸走，送入风机即可。可使炉缸内产生的高温废气被吸入风机，废气被风机作为助燃风吹入炉室内，进行高温无害化处理，使高温废气内携带的可燃物充分燃烧，使高温废气所携带的热量被利用，使炼钢产生的废气得到统一处理，避免废气直接排入大气，使炼钢生产过程更加环保。炼钢过程中产生的废渣漂在炉缸上部，钢水沉淀在炉缸下部，从炉缸底部放钢水，炼钢时可设置多级、多组炉缸实现多种合金精炼分离。

本实施例炼钢作业时：1、将浮渣、铁水、放入第一级炉缸，熔液达到一定水位时，浮渣、铁水从第一级炉缸上部出料口流出，流入第二级炉缸，贵重金属合金沉淀在第一级炉缸底部，第一级炉缸也可用加深加长的流道式沉淀漕取代。可在第二级炉缸中设置吹炼装置，铁水达到一定水位时，浮渣、比重较轻的熔液从第二级炉缸上部出料口流出，流入第三级炉缸。纯氧或富氧高温熔炼时，可在第三级炉缸中吹炼分离出铝硅钛镁等元素的合金，可炼出铝合金等，可在第三级炉缸内完成吹炼后，使熔液静置一段时间，利用沉降法分离各种合金。在炉缸底部设置炉缸出料口，用塞棒控制炉缸出料口，依次放出：铝合金、金属硅和轻质合金等，浮渣可回炉再次熔炼，可基本不产生矿渣，达到资源充分利用。2、第二级炉缸内铁水快要漫到炉缸上部出料口下沿时，停止放铁水。3、封堵对应该组炉缸的第一级炉缸上部出料口，打开另一个第一级炉缸上部出料口，向另一组炉缸开始放铁水。4、向第二级炉缸内加入石灰等，吹炼、脱氧、加入合金调料等直至完成吹炼。5、打开第二级炉缸下部出料口把钢水放出。6、钢水基本放完时，将渣水混合物放入旋转抬包，然后将第二级炉缸下部出料口封堵，将旋转抬包内渣水混合物重新倒入第二级炉缸内。如果渣水混合物较少时，可直接将第二级炉缸下部出料口带渣封堵，可更加省事。7、打开第一级炉缸上部出料口向第二级炉缸放入熔液进行下一轮吹炼。

本实施例冶炼其它金属时与炼钢作业程序大同小异，炉缸可设置多级炉缸，使熔液逐级流入各级炉缸，可对各种金属进行多级精炼，可利用炉缸进行吹炼，脱硫磷、降碳，实现金属精练。采用富氧或纯氧高温熔炼时，可利用沉降法自然沉降分离各种不同比重的合金，可获得铁合金、铝合金等。可在第一级炉缸内获得贵重金属合金，在第二级炉缸内获得铁合金，在第三级炉缸内获得多种合金，可在第三级炉缸内完成精炼后，利用沉降法分离各种合金，在炉缸底部设置炉缸出料口，用塞棒控制炉缸出料口，依次放出：铝合金、金属硅和轻质合金等。冶炼过程中产生的废气重新送入冶炼熔炉内高温处理后与尾气统一净化、处理、回收。冶炼过程中产生的浮渣重新加入冶炼熔炉再次熔炼，可基本不产生矿渣，达到资源充分利用。

本实施例生产陶瓷熔块、玻璃、泡花碱、熔化物料等时，炉缸内可设置倾斜出料通道，倾斜出料通道进料端设在炉缸中部或中下部，倾斜出料通道出料端高度与炉缸上沿几乎平齐，出料时使炉缸内熔液始终保持蓄满状态，使熔液在炉缸内可以完成各种复杂的熔融反应。在炉缸底部设置下部炉缸出料口，平时密封，停炉时打开将熔液全部放尽。生产陶瓷熔块、泡花碱等产品以及熔渣水淬处理时，炉缸出料口下方可设置水淬装置。生产矿渣棉时，炉缸出料口下方可设置喷吹或摔丝装置，可将熔液直接制成丝棉状。

本实施例采用富氧或纯氧高温熔炼时，可使用多种矿料冶炼多种金属或合金，可完成多种金属的吹炼，实现脱硫磷、降碳，可使吹炼过程中产生的高温废气被吹入炉室内，进行高温无害化处理，使高温废气内携带的可燃物充分燃烧，使高温废气所携带的热量被利用，使吹炼产生的废气得到统一处理，使吹炼生产过程更加环保。可以设置多组、多级炉缸，可提取各种合金，可实现多级精练，可获得多种贵重金属合金、铁合金、铝合金、工业硅、轻质金属合金，可大大提高资源利用率。本实施例也可用于铸造，生产陶瓷熔块、玻璃、泡花碱、熔化物料等。

本发明冶炼熔炉开炉时，首先对炉室进行烘炉，烘炉后点火，点火后逐渐加入矿料。生产时，可以将矿料装入炉室，炉室点火后，向炉室下部喷入过量煤粉等，碳粒子与矿料发生热还原反应，熔液流出。调节好炉内温度，更好的调节好熔液温度，更好的调节热还原反应。炼铁时，向炉室下部喷入一定量的水蒸汽，在炉内制造出一部分氢气和更多的一氧化碳，可提高熔炼速度，使炉室上部形成过氧燃烧，使形成的煤气在炉室上部充分燃尽。炉室最底部也可以不喷燃料或少喷燃料，可吹入适量的冶炼熔炉尾气对熔液降温，可避免熔液温度过高造成耐火材料烧损。

本发明冶炼熔炉熔液可从炉室出料口流入转运包运走。采用富氧或纯氧高温熔炼时，可利用多级炉缸对熔液进行沉降法分离、吹炼，可分离、精炼出各种贵重金属合金、铁合金、铝合金、工业硅和轻质金属合金。这些合金可以直接应用，使合金生产可以一步到位，可使各种合金材料变得非常廉价。可实现火法炼铝、火法炼硅。

本发明冶炼熔炉可直接用铁矿石进行铸造生产，可取代现有的高炉和冲天炉，可免去焦炭生产。可大大降低炼铁、炼钢、铸造成本。用本发明冶炼熔炉直接炼钢避免了铁水的搬运，可进一步节能，可使炼铁、炼钢同步进行，可进一步提高产量。可用铁矿石或铁矿粉直接铸造，可大大降低铸造成本。

本发明冶炼熔炉可使炼钢过程中产生的高温废气被高温处理，使废气中的有害成分进一步被处理，使废气中的可燃物二次燃烧，使废气携带的热量被充分利用，使炼钢过程更加节能、环保。

本发明冶炼熔炉可在炼铁、炼钢、炼铜、炼铝、炼硅、冶炼各种合金、铸造、陶瓷熔块、玻璃等生产的同时提炼出金、银、铂族贵金属、镧系元素、稀土元素、钨、锕、钍、铀等贵重元素。可使冶炼金属纯度更高，可以为金属精炼打下基础，可提高金属材质，可更好地实现精炼。贵重金属合金可运走进行精练。

本发明冶炼熔炉采用富氧或纯氧高温熔炼时，可用垃圾作为矿料，可处理垃圾，可实现资源的循环利用。处理时可将垃圾在竖窑、回转窑或锅炉内纯氧燃烧烘干，将燃烧产生的尾气直接用风机送入冶炼熔炉，将燃烧产生的灰渣装入本冶炼熔炉进行熔炼即可提炼出各种合金。整个过程没有二恶英、氮氧化物、硫化氢等有害气体排放，将热能充分利用，将垃圾提炼成各种有用合金，将尾气中的卤化物等进行回收、处理利用。将各种建筑垃圾或矿料也采用此方法处理一下再装入冶炼熔炉冶炼，可避免二恶英等有害气体产生，可更加环保。

本发明冶炼熔炉可采用纯氧燃烧，大大减少氮氧化物排放，可以将二氧化碳回收利用，可更加环保，增加效益。随着技术进步，用分离技术将二氧化碳分离成碳和氧，可实现清洁排放，碳可以循环利用，用神奇的碳元素创造出纯净的多彩世界，用能量创造资源、实现资源的循环利用。

本发明冶炼熔炉也可采用现有的造渣熔炼工艺，可加入各种熔剂造渣，使用方法大同小异，只是降低了炉内反应区温度，缺点是造成资源浪费，降低综合经济效益，造成废渣、废气污染环境。

本发明冶炼熔炉中的各风机流量可以根据温度传感器来编排电脑程序，可在炉室内多个部位设置测温点，设置测温装置。可用变频技术控制风机风量和风压，可以电脑控制燃料流量，电脑炉室个区域温度，可使用电脑技术对设备进行微机化管理。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (10)

1.冶炼熔炉，包括：气体输送装置(3)、管道(4)、阀门(5)和燃料供给装置(7)，其特征在于：炉室(9)上部设置炉室进料口(14)，炉室(9)上部设置炉室出气口(15)，炉室(9)下部设置炉室出料口(6)，炉室(9)侧壁设置多条进气道(17)，进气道(17)出气端与炉室(9)连通。

2.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：炉室(9)炉壁内设多个冷却风道(26)，冷却风道(26)出气端与炉室(9)连通。

3.根据权利要求2所述的冶炼熔炉，其特征在于：炉室(9)炉壁内设环绕风箱(13)，冷却风道(26)进气端连通环绕风箱(13)。

4.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：：炉室(9)内壁设置多个A探出体(40)。

5.根据权利要求4所述的冶炼熔炉，其特征在于：A探出体(40)内设气液通道(8)。

6.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：环绕炉室(9)上部内壁设置多道集流槽(20)，集流槽(20)连通集流槽出料口(21)。

7.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：炉室进料口(14)上部设置预热室(16)，预热室(16)下部设置火道(18)，炉室出气口(15)通过气体输送装置(3)连通冷凝装置(22)，冷凝装置(22)通过气体输送装置(3)连通火道(18)。

8.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：炉室(9)横截面内径从上到下逐渐加粗。

9.根据权利要求1所述的冶炼熔炉，其特征在于：炉室(9)炉壁内设置应急门(33)。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9任一项所述的冶炼熔炉，其特征在于：炉室出料口(6)连通炉缸(12)，炉缸(12)设炉缸进料口(1)和炉缸出料口(2)。

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